Na forum często pojawiają się pytania jak samodzielnie skonstruować regulator do wentylatorów. Jeśli chodzi o samo wykonanie panelu pasującego do posiadanej obudowy problemu zwykle nie ma. Nie wszyscy czują się na siłach jeśli chodzi o "powalczenie" z elektroniczną częścią projektu. Oczywiście w Internecie można znaleźć wiele gotowych projektów o różnej wartości merytorycznej, w których najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest użycie układu o symbolu LM317. W tym artykule postaram się w prosty sposób przedstawić i uporządkować informacje dotyczące tego układu, tak aby nawet zupełnie początkująca w tej dziedzinie osoba była (mam nadzieję ;) ) w stanie samodzielnie zaprojektować i wykonać urządzenie o żądanym zakresie regulacji.

2. LM317? A co to właściwie jest?

Otóż wspomniany LM317 nie jest wcale żadną "magiczną kostką" do regulacji prędkości obrotowej wentylatorów. Jest to tzw. regulowany stabilizator napięcia. Typowo stosowany jest on do budowy zasilaczy, zarówno tych występujących w sprzęcie elektronicznym jak i jako samodzielne urządzenia. Jego zadaniem jest stabilizacja napięcia wyjściowego zasilacza na ustalonym poziomie. Poziom ten w naszym przypadku możliwy jest do dowolnego ustawienia (oczywiście w pewnym zakresie) przez konstruktora danego urządzenia (stąd "stabilizator regulowany"). Układ umożliwia więc równie dobrze budowę zasilacza o stałej jak i regulowanej skokowo lub płynnie wartości napięcia wyjściowego. Tą możliwość regulacji wykorzystano do wpływania poprzez zmianę napięcia zasilającego na prędkość obrotową komputerowych wentylatorków, napędzanych jak wiadomo silnikami prądu stałego o nominalnym napięciu równym 12V. Wystarczy zmniejszyć to napięcie, aby wirnik obracał się wolniej, a tym samym wentylator przepompowywał mniej powietrza i czynił mniej hałasu. Oczywiście nie można zmniejszać tego napięcia aż do zera, bo poniżej pewnego progu wentylator najzwyczajniej w świecie się nie uruchomi. Zwykle użyteczny zakres wynosi od około 4-5V do 12V.

3. Aplikacja LM`a...

Skoro już wiemy czym jest LM317 i jak można go wykorzystać w zakresie naszych zainteresowań pozostaje kwestia jego aplikacji w układzie. W tym momencie z pomocą przychodzi nam jego nota katalogowa. W dobie powszechności języka angielskiego zwana datasheetem i tak też można ją odnaleźć posługując się wyszukiwarką. LM317 jest bardzo popularnym układem wytwarzanym przez wielu różnych producentów, więc bez trudu można dotrzeć do jego dokumentacji. Dalej będę się posługiwał informacjami z noty katalogowej firmy National Semiconductor (najnowsza wersja dostępna pod adresem http://cache.national.com/ds/LM/LM317.pdf).

Pierwszym stwierdzeniem jest to, że przy pomocy naszego układu można uzyskać zakres napięć wyjściowych od 1.2 do 37V, a więc spełnia on z naddatkiem nasze oczekiwania co do regulacji napięcia zasilania standardowego wentylatora. Typowy wentylator nie pobiera zwykle prądu większego niż sto-kilkadziesiąt miliamperów, a więc tu wydajność prądowa LMa będzie też więcej niż wystarczająca. Najpowszechniej występująca wersja LM317T w obudowie TO-220 cechuje się wartością prądu wyjściowego do 1,5A.
Teraz czas na najważniejszą część, czyli jak "zmusić" LMa do działania. Według noty katalogowej żądane napięcie wyjściowe układu możemy ustalić przy pomocy tzw. dzielnika napięcia złożonego z dwóch rezystorów R1 i R2 (rys. 1). Od stosunku ich wartości zależeć więc będzie uzyskane na wyjściu napięcie. A jak będzie zależeć? Na rysunku podany jest wzór pozwalający obliczyć wartość napięcia wyjściowego VOUT zależnie od wartości rezystorów R1 i R2. VREF to tzw. napięcie odniesienia (referencyjne) stabilizatora wynoszące nominalnie 1.25V. Człon IADJ, R2 w naszym przypadku możemy zupełnie pominąć, gdyż nie budujemy zasilacza o precyzyjnie ustalonym napięciu wyjściowym, a w zupełności nam wystarczy określenie zakresu uzyskiwanych napięć z dokładnością do dziesiątych części wolta czy nawet więcej. Z pewnych względów producent zaleca stosowanie rezystora R1 o wartości 220-240?, lub w każdym razie tego rzędu wielkości. Tak więc mamy już wszystkie dane wejściowe i przekształcając równanie możemy obliczyć wartość rezystora R2 tak, by uzyskać żądane napięcie wyjściowe. Pozostaje jeszcze kwestia napięcia wejściowego stabilizatora i maksymalnego możliwego do uzyskania napięcia wyjściowego przy VIN=12V (typowe zasilanie wentylatora). Patrząc na wzór mogłoby się wydawać, że napięcie wyjściowe w ogóle nie zależy od wejściowego, tymczasem stabilizator LM317 jest tak zaprojektowany, że do poprawnej pracy potrzebuje różnicy napięć VIN i VOUT na poziomie około 1.5-2V lub większej, co przy zasilaniu napięciem 12V w praktyce ograniczy nam maksymalne napięcie wyjściowe do około 10.5V. Należy zapamiętać, że stabilizator w żaden "magiczny" sposób nie zwiększy nam napięcia wyjściowego ponad wartość napięcia wejściowego.